SEMPARIS – Séminaires en région parisienne Cours

SEMPARIS – S´eminaires en r´egion parisienne
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Cours
Vendredi 20 Juin 2008, 14 :30
IPHT, Salle Claude Itzykson, Bat. 774, Orme des Merisiers
Domaines : physics
Titre : Coh´erence quantique de syst`emes macroscopiques (cours 6/6)
Orateur : Benoˆıt Dou¸cot ( Lab. de Phys. Th´eorique et Hautes Ener-
gies, Paris VI et VII )
R´esum´e : Alors que la m´ecanique quantique ´elabor´ee dans la premi`ere moiti´e
du vingti`eme si`ecle s’est souvent pens´ee comme en rupture radicale avec la
m´ecanique classique, les physiciens semblent maintenant majoritairement
partager l’id´ee d’un passage graduel entre ces deux images du monde. Ainsi
la possibilit´e d’une description classique semble inscrite au cœur mˆeme de la
m´ecanique quantique. Cette prise de conscience provient de l’´etude exp´eri-
mentale et th´eorique de nombreux syst`emes quantiques coupl´es `a un en-
vironnement macroscopique, en se pla¸cant dans le cadre orthodoxe de la
m´ecanique quantique. Le passage du monde quantique au monde classique
(souvent appel´e d´ecoh´erence) est alors compris comme le r´esultat de l’intri-
cation entre les degr´es de libert´e de l’environnement et le syst`eme quantique,
qui en g´en´eral ne peut plus ˆetre d´ecrit par un ´etat pur dans l’espace de Hilbert
associ´e, mais par un m´elange statistique.
Dans ce cours, nous commencerons par ´etudier la d´ecoh´erence pour elle-
mˆeme. Nous verrons ensuite comment l’´etude du couplage entre un syst`eme
quantique et son environnement permet de d´ecrire des situations int´eressantes
pour la physique, comme l’effet tunnel pour des variables collectives de syst`emes
macroscopiques, ou encore la conception de mesures atteignant les limites
permises par la m´ecanique quantique. Enfin, je d´ecrirai des propositions
r´ecentes pour construire des syst`emes quantiques en principe prot´eg´es contre
la d´ecoh´erence. Ces m´emoires quantiques sont ´etroitement li´ees `a des th´eories
de jauge sur r´eseau en 2 1 dimensions avec des sym´etries discr`etes, et elles
peuvent ˆetre r´ealis´ees `a partir de circuits supraconducteurs.
- Cours 1 : G´en´eralit´es sur la d´ecoh´erence : pourquoi il est difficile de
l’´eviter !

Mod`eles d’environnements gaussiens.
- Cours 2 : Etats thermiques d’un sous-syst`eme induits par une ´evolution
quantique coh´erente : l’effet Unruh au laboratoire ? Exemples d’environne-
ments non-gaussiens : bains de spins.
- Cours 3 : Effet tunnel de variables collectives en pr´esence de dissipation.
Illustrations dans la physique des circuits supraconducteurs.
- Cours 4 : La mesure comme interaction d’un syst`eme quantique avec un
objet macroscopique.
Application `a la description de mesures optimales.
- Cours 5 : Le principe de la protection topologique contre la d´ecoh´erence.
Une r´ealisation possible avec des r´eseaux supraconducteurs.
- Cours 6 : Effet du bruit sur les m´emoires quantiques topologiquement
prot´eg´ees.
Vers le calcul quantique topologique.
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